土工膜及膜袋混凝土在李家峡水电站
2008-01-18 10:18:03 来源:
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电力18讯: 摘 要 土工膜及土工膜袋是一种新型的建筑材料,广泛应用于水利、交通、建筑等工程建设中,在水电站建设中较少使用。李家峡水电站Ⅲ#滑坡体塌滑体综合处理工程中则大量使用了土工膜及膜袋混凝土,本文旨在介绍土工膜及膜袋混凝土在边坡防护中的应用和施工工艺。
1 工程概况
Ⅲ―1号滑坡体位于李家峡水电站下游泄流消能区左岸边坡,原设计预计在电站运行期泄水建筑物泄流时产生的雾化雨作用下,滑坡体的稳定条件将发生恶化,存在失稳破坏可能,一旦失稳破坏,将可能堵塞水电站尾水并威胁滑坡区上游侧出线站的安全,因此,在工程发电前已进行了挖除、锚固等综合加固处理。
电站于1996年12月26日下闸蓄水,1997年1月20日起底孔、右中孔交替泄水,泄量200―570m3/s,持续泄水至1997年2月12日。在强大的泄流雾化雨作用下,由于天气寒冷在坡面形成厚度0.8―1.5m的冰层,冰层最大厚度达3.0―4.0m。因冰层的覆盖及昼夜温差引起的交替冻融作用,致使坡面排水不畅。同时增加了坡面水的下渗量,使得控制边坡稳定的软弱面软化,于1997年3月1日Ⅲ-1号滑坡体Ⅲ区2100m高程以上的f158上盘岩体失稳塌滑,总方量约38万m3,失稳岩体分布在2075―2100m高程以上。经过对该区1年多的变形观测,证实该区塌滑体结构仍在持续调整,整体呈蠕变趋势,即在大流量泄水或大暴雨作用下,依然存在整体失稳的可能,因此必须进行处理。
2 滑坡体处理方案介绍
2.1 工 况
根据1997年10月泄流雾化降雨原型观测成果,当库水位在2145m高程左右,右中孔单独运行泄量466m3/s时,左岸2175m高程以下均属于泄流雾化影响区,预测在电站后期运行中,当库水位升高至设计水位,大量泄水时,消能区左岸边坡可能均处于暴雨或大暴雨影响范围内。
2.2 综合处理方案
由于泄流期间雾化雨对消能区左岸边坡稳定的恶化作用十分显著,它使坡体内地下水位升高,岩体裂隙中的孔隙水压力上升,使得控制边坡稳定的软弱带力学参数下降。为此,处理原则为:①削坡整理,使坡体达到自身稳定;②设置坡面防渗,使泄水形成的雾化雨不入渗塌滑体。坡面防渗采用既适应坡体沉陷变形,又能起到防止坡面水入渗的“柔性防渗结构”。即由下部复合土工膜防水层和上部膜袋混凝土盖重层组成;③设置排水,使坡体深部的少量渗水顺畅排出;④锚固,在坡脚和腰部设置钢筋混凝土挡墙支护及预应力锚索锚固。
2.3 工程措施
整个工程的布置形式如图1所示,有上、下游锁边混凝土、顶部锁边混凝土、底部挡渣墙、腰带混凝土、预应力锚索(包括无粘结锚索)、土工膜、膜袋混凝土、排水洞等组成。其中锁边混凝土位于塌滑体2侧上、下游边界断裂面陡坎部位,混凝土宽5m、厚1―1.5m,其上布置2排100t级预应力锚索进行锁边加固。腰带混凝土位于2150―2155m高程,座在塌滑体虚渣上,为了确保腰带混凝土的稳固,其上布置2排长36m或41m的100t级无粘结预应力锚索。为了防止坡体下部发生解体性坍塌,在处理后的坡体坡角部位2088m高程的稳定岩体上设置钢筋混凝土挡渣墙,挡渣墙底宽5m,顶宽2m,高约10m,底部预留一排1×1.5m的城门洞式排水洞,用以排除坡体内渗水,并布置2排100t级预应力锚索,将墙体锚固在塌滑体下部稳定的基岩上。
2.4 防渗材料
设计要求复合土工膜选用CN系列二布一膜,产品伸长率达到≥60%,抗拉强度≥1000N/5cm,渗透系数≤1×10-12m/s。
3 柔性防渗结构简介及材料选择
3.1 柔性防渗结构
本工程的“柔性防渗结构”如图2所示,在平整好的坡面上首先铺设1层复合土工膜,土工膜用φ6的尼龙绳绑扎固定在预先插入坡面的锚杆顶部的铁环上。锚杆采用φ25的钢筋,长1.5m,3×3m间隔布置,锚杆顶部要求打入坡面以下5cm,以保证不顶破土工膜,锚杆顶部焊有铁环,用于绑扎土工膜。
土工膜上部为膜袋混凝土盖重,膜袋内穿有φ8的钢筋,土工膜与膜袋上下2端均压入设在各层马道上的钢筋混凝土锚固槽内,锚固槽顶部为素混凝土压重以增加膜袋混凝土在坡面上的稳定性。
本工程土工膜铺设范围从2108―2190m高程以上约5万m2。中间共设置4层马道,分别位于2120m、2145m、2170m和2190m高程,马道中间设锚固槽。锚固槽尺寸如图1所示。其各层马道之间的坡度分别为:2190m高程以上为25°;2170―2145m高程为30°;2145m高程以下为32°。
3.2 材料选择
复合土工膜采用常熟市神霸土工合成材料厂的PVC(300/0.5/300)土工膜,单幅宽2m。其各项
1 工程概况
Ⅲ―1号滑坡体位于李家峡水电站下游泄流消能区左岸边坡,原设计预计在电站运行期泄水建筑物泄流时产生的雾化雨作用下,滑坡体的稳定条件将发生恶化,存在失稳破坏可能,一旦失稳破坏,将可能堵塞水电站尾水并威胁滑坡区上游侧出线站的安全,因此,在工程发电前已进行了挖除、锚固等综合加固处理。
电站于1996年12月26日下闸蓄水,1997年1月20日起底孔、右中孔交替泄水,泄量200―570m3/s,持续泄水至1997年2月12日。在强大的泄流雾化雨作用下,由于天气寒冷在坡面形成厚度0.8―1.5m的冰层,冰层最大厚度达3.0―4.0m。因冰层的覆盖及昼夜温差引起的交替冻融作用,致使坡面排水不畅。同时增加了坡面水的下渗量,使得控制边坡稳定的软弱面软化,于1997年3月1日Ⅲ-1号滑坡体Ⅲ区2100m高程以上的f158上盘岩体失稳塌滑,总方量约38万m3,失稳岩体分布在2075―2100m高程以上。经过对该区1年多的变形观测,证实该区塌滑体结构仍在持续调整,整体呈蠕变趋势,即在大流量泄水或大暴雨作用下,依然存在整体失稳的可能,因此必须进行处理。
2 滑坡体处理方案介绍
2.1 工 况
根据1997年10月泄流雾化降雨原型观测成果,当库水位在2145m高程左右,右中孔单独运行泄量466m3/s时,左岸2175m高程以下均属于泄流雾化影响区,预测在电站后期运行中,当库水位升高至设计水位,大量泄水时,消能区左岸边坡可能均处于暴雨或大暴雨影响范围内。
2.2 综合处理方案
由于泄流期间雾化雨对消能区左岸边坡稳定的恶化作用十分显著,它使坡体内地下水位升高,岩体裂隙中的孔隙水压力上升,使得控制边坡稳定的软弱带力学参数下降。为此,处理原则为:①削坡整理,使坡体达到自身稳定;②设置坡面防渗,使泄水形成的雾化雨不入渗塌滑体。坡面防渗采用既适应坡体沉陷变形,又能起到防止坡面水入渗的“柔性防渗结构”。即由下部复合土工膜防水层和上部膜袋混凝土盖重层组成;③设置排水,使坡体深部的少量渗水顺畅排出;④锚固,在坡脚和腰部设置钢筋混凝土挡墙支护及预应力锚索锚固。
2.3 工程措施
整个工程的布置形式如图1所示,有上、下游锁边混凝土、顶部锁边混凝土、底部挡渣墙、腰带混凝土、预应力锚索(包括无粘结锚索)、土工膜、膜袋混凝土、排水洞等组成。其中锁边混凝土位于塌滑体2侧上、下游边界断裂面陡坎部位,混凝土宽5m、厚1―1.5m,其上布置2排100t级预应力锚索进行锁边加固。腰带混凝土位于2150―2155m高程,座在塌滑体虚渣上,为了确保腰带混凝土的稳固,其上布置2排长36m或41m的100t级无粘结预应力锚索。为了防止坡体下部发生解体性坍塌,在处理后的坡体坡角部位2088m高程的稳定岩体上设置钢筋混凝土挡渣墙,挡渣墙底宽5m,顶宽2m,高约10m,底部预留一排1×1.5m的城门洞式排水洞,用以排除坡体内渗水,并布置2排100t级预应力锚索,将墙体锚固在塌滑体下部稳定的基岩上。
2.4 防渗材料
设计要求复合土工膜选用CN系列二布一膜,产品伸长率达到≥60%,抗拉强度≥1000N/5cm,渗透系数≤1×10-12m/s。
3 柔性防渗结构简介及材料选择
3.1 柔性防渗结构
本工程的“柔性防渗结构”如图2所示,在平整好的坡面上首先铺设1层复合土工膜,土工膜用φ6的尼龙绳绑扎固定在预先插入坡面的锚杆顶部的铁环上。锚杆采用φ25的钢筋,长1.5m,3×3m间隔布置,锚杆顶部要求打入坡面以下5cm,以保证不顶破土工膜,锚杆顶部焊有铁环,用于绑扎土工膜。
土工膜上部为膜袋混凝土盖重,膜袋内穿有φ8的钢筋,土工膜与膜袋上下2端均压入设在各层马道上的钢筋混凝土锚固槽内,锚固槽顶部为素混凝土压重以增加膜袋混凝土在坡面上的稳定性。
本工程土工膜铺设范围从2108―2190m高程以上约5万m2。中间共设置4层马道,分别位于2120m、2145m、2170m和2190m高程,马道中间设锚固槽。锚固槽尺寸如图1所示。其各层马道之间的坡度分别为:2190m高程以上为25°;2170―2145m高程为30°;2145m高程以下为32°。
3.2 材料选择
复合土工膜采用常熟市神霸土工合成材料厂的PVC(300/0.5/300)土工膜,单幅宽2m。其各项
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